牛磺酸通过激活Nrf2/HO-1通路及抑制TLR4-MAPK/NF-κB/Caspase-3通路缓解LPS诱导的牛子宫内膜上皮细胞氧化应激、炎症与线粒体凋亡

牛磺酸作为天然抗氧化剂和抗炎剂，其治疗牛子宫内膜炎的机制尚不明确。本研究通过建立脂多糖（LPS）诱导的牛子宫内膜上皮细胞损伤模型，发现牛磺酸通过激活核因子E2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶-1（HO-1）通路增强抗氧化能力，抑制Toll样受体4（TLR4）-丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）/核因子κB（NF-κB）通路减轻炎症，并通过调节半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）抑制线粒体凋亡。该研究为开发无抗生素疗法提供了新思路。

　　

在现代化奶牛养殖业中，产后子宫内膜炎如同隐形杀手，每年造成数十亿美元的经济损失。这种疾病不仅降低奶牛受孕率，还导致产奶量骤减，而罪魁祸首之一就是革兰阴性菌释放的脂多糖（LPS）。当这些细菌入侵子宫内膜时，会触发免疫系统的"烽火台"——Toll样受体4（TLR4），进而激活NF-κB和MAPK这两条"炎症信号高速公路"，引发细胞因子风暴。更糟糕的是，过度活跃的免疫反应会产生大量活性氧（ROS），打破氧化还原平衡，最终导致子宫内膜上皮细胞"自杀式"凋亡。

面对这一难题，河北农业大学兽医学院的研究团队将目光投向了牛磺酸——这种常见于能量饮料中的氨基酸衍生物。研究人员建立LPS诱导的牛子宫内膜上皮细胞损伤模型，通过CCK-8法筛选出20-80 mM的安全浓度范围。研究采用ELISA检测超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）活性，流式细胞术测量活性氧（ROS）水平，JC-1荧光探针评估线粒体膜电位，Western blot分析Nrf2/HO-1、TLR4-MAPK/NF-κB等通路关键蛋白表达。

效果验证
CCK-8实验显示80 mM牛磺酸处理12小时可使LPS损伤的细胞存活率提升2.3倍。显微镜下观察到牛磺酸能显著改善LPS导致的细胞皱缩和核溶解现象。

氧化应激缓解
牛磺酸使SOD活性提升158%，GSH含量增加2.1倍，同时将丙二醛（MDA）和ROS水平分别降低62%和57%。Western blot显示Nrf2核转位增加3.8倍，HO-1表达上调4.2倍。

炎症抑制
qPCR检测显示TLR4 mRNA表达下降72%，白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）分泌量减少65-80%。磷酸化p38 MAPK、ERK和JNK蛋白水平降低54-68%，IκBα和NF-κB p65磷酸化抑制率达61-73%。

凋亡调控
JC-1检测显示牛磺酸使线粒体膜电位恢复至正常水平的89%。Caspase-3活性下降69%，Bcl-2/Bax比值提高3.5倍，细胞色素C释放量减少58%。

这项发表在《European Journal of Pharmacology》的研究首次系统阐明了牛磺酸通过"三重防护"机制保护子宫内膜上皮细胞：激活Nrf2/HO-1抗氧化通路相当于给细胞装上"防毒面具"；抑制TLR4-MAPK/NF-κB炎症通路如同切断"敌军的信号弹"；调控Caspase-3凋亡通路则像为细胞配备"紧急制动装置"。研究不仅为开发替代抗生素的天然疗法提供了理论依据，其揭示的Nrf2-TLR4-caspase-3调控网络更为其他炎症性疾病的治疗策略开发提供了新思路。未来研究需进一步验证牛磺酸在活体动物中的治疗效果，并探索其与其他营养素的协同作用机制。